高考物理二輪課時作業(yè)：專題七 2 機械振動和機械波、光 Word版含解析

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1、 專題七 第2講 1．(1)(多選)關(guān)于波的說法中，正確的是(　　 ) A．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源頻率發(fā)生了變化 B．發(fā)生干涉現(xiàn)象時，介質(zhì)中振動加強的點，振動能量最大，減弱點振動能量可能為零 C．振動圖像和波的圖像中，橫坐標(biāo)所反映的物理意義是不同的 D．超聲波比次聲波更容易發(fā)生衍射 E．在地球表面上走得很準(zhǔn)的擺鐘搬到月球表面上，其擺動周期變大 (2)如圖所示，真空中的半圓形透明介質(zhì)，O1為圓心，OO1為其對稱軸，一束單色光沿平行于對稱軸的方向射到圓弧面上，經(jīng)兩次折射后由直徑面離開介質(zhì)．已知第一次折射的入射角和第二次折射的折射角均為60°，光在真空中的速度大小為

2、c，求： (ⅰ)透明介質(zhì)的折射率n； (ⅱ)單色光在介質(zhì)中傳播的時間t. 解析：(1)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源頻率不變，是因接收頻率發(fā)生變化，故A錯誤；頻率相同的波，發(fā)生干涉現(xiàn)象時，介質(zhì)中振動方向相同，即為加強的點，則振動能量最大，同理，減弱點振動能量可能為零，故B正確； 振動圖像和波的圖像中，橫坐標(biāo)所反映的物理意義不同，振動圖像橫軸表時間，而波動圖像是表各質(zhì)點平衡位置，故C正確；因頻率高，波長小，則次聲波的波長比超聲波的波長長，因此次聲波更容易發(fā)生衍射，故D錯誤； 地球表面上走得很準(zhǔn)的擺鐘搬到月球表面上，根據(jù)周期公式T＝2π ，可知，其重力加速度減小，那么其擺動周期變大，故E

3、正確； (2)(ⅰ)設(shè)第一次折射的入射角和折射角分別為i1和r1，第二次折射的入射角和折射角分別為i2和r2， 則有：n＝，n＝. 由幾何知識有：i1＝r1＋i2＝60° 根據(jù)第一次折射的入射角和第二次折射的折射角均為60°，得：r1＝i2＝30° 可得：n＝ (ⅱ)光在介質(zhì)中傳播速度v＝ 光在介質(zhì)中傳播距離 L＝ 由L＝vt 可得：t＝. 答案：(1)BCE　(2)(ⅰ)　(ⅱ) 2.(1)(多選)一列簡諧橫波沿x軸的正向傳播，振幅為2 cm，周期為T，已知在t＝0時刻波上相距40 cm的兩質(zhì)點a、b的位移都是1 cm，但運動方向相反，其中質(zhì)點a沿y軸負(fù)方向運動．如圖所

4、示，下列說法正確的是(　　 ) A．該列簡諧橫波波長可能為150 cm B．該列簡諧橫波波長可能為12 cm C．當(dāng)質(zhì)點b的位移為＋2 cm時，質(zhì)點a的位移為負(fù) D．在t＝時刻質(zhì)點b速度最大 E．質(zhì)點a﹑質(zhì)點b的速度始終大小相等，方向相反 (2)如圖所示，一個半徑為R的透明球體放置在水平面上，一束藍(lán)光從A點沿水平方向射入球體后經(jīng)B點射出，最后射到水平面上的C點．已知OA＝，該球體對藍(lán)光的折射率為.若將該束光的入射點從A點向上移動到離O點R處的A1處，仍沿水平方向射入球體后最終射在水平面上的C1處，求CC1的距離是多少？ 解析：(1)根據(jù)質(zhì)點的振動方程：x＝Asin(ωt)

5、，設(shè)質(zhì)點的起振方向向上，則b點：1＝2sin ωt1，所以：ωt1＝，a點振動的時間比b點長，所以：1＝2sin ωt2，則ωt2＝，a、b兩個質(zhì)點振動的時間差：Δt＝t2－t1＝－＝＝，所以a、b之間的距離：Δx＝vΔt＝v·＝.則通式為λ＝50 cm，n＝0,1,2,3，…；則波長可以為 λ＝cm(n＝0,1,2,3…)；當(dāng)n＝0時，λ＝150 cm，由于n是整數(shù)，所以λ不可能為12 cm，故A正確，B錯誤．當(dāng)質(zhì)點b的位移為＋2 cm時，即b到達波峰時，結(jié)合波形知，質(zhì)點a在平衡位置下方，位移為負(fù)，故C正確．由ωt1＝，得t1＝＝，當(dāng)t＝－t1＝時質(zhì)點b到達平衡位置處，速度最大；故D正確；在

6、兩質(zhì)點振動時，若兩點分別處在平衡位置上下方時，則兩物體的速度可以相同；故E錯誤． (2)設(shè)從B點出射時的出射角為β，∠ABO＝α 由sin α＝，得 α＝30° 由n＝，得β＝60° 過B點做OC的垂線，垂足為D，由幾何關(guān)系得： ∠BCD＝β－α＝30° 所以CD＝＝R 光束從A1處沿水平方向射入球體， 入射角為θ，sin θ＝ 發(fā)生全反射的臨界角為sin C＝ 顯然θ＞C，所以該束光到達半圓界面時要發(fā)生全反射，反射角等于45°，即垂直射在水平面上的C1點，則有：OC1＝Rsin 45°，OD＝Rcos α＝R 因此CC1＝OD＋CD－OC1＝R＋R－R＝R－R 答

7、案：(1)ACD　(2)R－R 3．(1)(多選)如圖甲所示，在水平面內(nèi)，有三個質(zhì)點a、b、c分別位于直角三角形的三個頂點上，已知ab＝6 m，ac＝8 m．在t1＝0時刻a、b同時開始振動，振動圖像均如圖乙所示，所形成的機械波在水平面內(nèi)傳播，在t2＝4 s時c點開始振動，則(　　 ) A．該機械波的傳播速度大小為2 m/s B．c點的振動頻率先是與a點相同，兩列波相遇后c點的振動頻率增大 C．該列波的波長是2 m D．兩列波相遇后，c點振動加強 E．兩列波相遇后，c點振動減弱 (2)如圖所示，某玻璃磚的截面由半圓和正三角形組成，半圓的直徑為d，正三角形的邊長也為d，一束單色

8、光從AB邊的中點D垂直于BC射入玻璃磚中，結(jié)果折射光線剛好通過半圓的圓心O，光在真空中的傳播速度為c，求： (ⅰ)光在玻璃磚中傳播的時間(不考慮光的反射)． (ⅱ)入射光線的方向不變，將光在AB面上的入射點下移，使折射光線剛好能照射到圓的底部，入射點沿AB移動的距離為多少？這時光束在圓的底部經(jīng)玻璃磚折射后的折射角為多少？ 解析：(1)由于兩列波的波速相同，則a處振動先到達c點，所以波速為v＝＝ m/s＝2 m/s.故A正確．由于兩列波在同種介質(zhì)中傳播，且波長相同，所以兩列波的頻率相同，所以產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，兩列波相遇后c點的振動頻率不變，故B錯誤．由圖知：波長為λ＝2 m，c點到ab兩點

9、的路程差為Δs＝ac－ab＝2 m＝λ，故兩列波相遇后，c點振動加強．故C、D正確，E錯誤． (2)(ⅰ)由幾何關(guān)系可知，光在AB面上的入射角為60°，折射角為30°. 根據(jù)折射率公式有 n＝＝＝ 由幾何關(guān)系可知，光在玻璃磚中傳播的路程s＝d 光在玻璃磚中的傳播速度v＝ 光在玻璃磚中傳播的時間t＝＝ (ⅱ)由幾何關(guān)系可知＝ 得AE＝d＋d 因此入射點沿AB移動的距離Δs＝AE－AD＝d 由幾何關(guān)系可知，光線在玻璃磚底部的入射角為30°，根據(jù)光路可逆可知，光線在玻璃磚底部的折射角為60°. 答案：(1)ACD　(2)(ⅰ)　(ⅱ)d　60° 4．(2018·全國卷Ⅱ，3

10、4T)(1)聲波在空氣中的傳播速度為340 m/s，在鋼鐵中的傳播速度為4 900 m/s.一平直橋由鋼鐵制成，某同學(xué)用錘子敲擊一下橋的一端發(fā)出聲音，分別經(jīng)空氣和橋傳到另一端的時間之差為1.00 s．橋的長度為________m．若該聲波在空氣中的波長為λ，則它在鋼鐵中的波長為λ的________倍． (2)如圖，△ABC是一直角三棱鏡的橫截面，∠A＝90°，∠B＝60°.一細(xì)光束從BC邊的D點折射后，射到AC邊的E點，發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點射出．EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中點．不計多次反射． (ⅰ)求出射光相對于D點的入射光的偏角； (ⅱ)為實現(xiàn)上述光路，棱鏡折射

11、率的取值應(yīng)在什么范圍？ 解析：(1)設(shè)聲波在鋼鐵中的傳播時間為t1，在空氣中傳播時間為t2，橋長為s.則s＝340t2＝4 900t1，而t2－t1＝1 s t1≈0.073 s，代入得s≈365 m 由λ＝，頻率不變，所以＝，得λ鋼＝λ空． (2)(ⅰ)如圖，設(shè)D點入射角為i，折射角為r，E點反射角為γ，F(xiàn)點入射角為α，折射角為β. 由幾何關(guān)系得i＝β，r＝α＝30°，γ＝60°， 延長入射光線和出射光線，則偏轉(zhuǎn)角為θ，由幾何關(guān)系得θ＝(i－r)＋[180°－2γ－(β－α)]＝60° (ⅱ)要滿足以上條件，則需滿足在E點發(fā)生全反射，在F點不發(fā)生全反射． 即，即，而sin

12、 C＝，得≤n＜2. 答案：(1)365　　(2)(ⅰ)60°　(ⅱ)≤n＜2 5．(2018·全國卷Ⅰ，34T)(1)如圖，△ABC為一玻璃三棱鏡的橫截面，∠A＝30°.一束紅光垂直AB邊射入，從AC邊上的D點射出，其折射角為60°，則玻璃對紅光的折射率為________．若改用藍(lán)光沿同一路徑入射，則光線在D點射出時的折射角________(填“小于”“等于”或“大于”)60°. (2)一列簡諧橫波在t＝s時的波形圖如圖(a)所示，P、Q是介質(zhì)中的兩個質(zhì)點．圖(b)是質(zhì)點Q的振動圖像．求 (ⅰ)波速及波的傳播方向； (ⅱ)質(zhì)點Q的平衡位置的x坐標(biāo)． 解析：(1)玻璃對紅光

13、的折射率n＝＝，藍(lán)光相對紅光折射率更大，故在D點出射時偏折更明顯，所以大于60°. (2)(ⅰ)由圖(a)可以看出，該波的波長為λ＝36 cm① 由圖(b)可以看出，周期為T＝2 s② 波速為v＝＝18 cm/s③ 由圖(b)知，當(dāng)t＝s時，Q點向上運動，結(jié)合圖(a)可得，波沿x軸負(fù)方向傳播． (ⅱ)設(shè)質(zhì)點P、Q平衡位置的x坐標(biāo)分別為xP、xQ.由圖(a)知，x＝0處y＝－＝Asin(－30°)，因此 xP＝λ＝3 cm④ 由圖(b)知，在t＝0時Q點處于平衡位置，經(jīng)Δ t＝s，其振動狀態(tài)向x軸負(fù)方向傳播至P點處，由此及③式有xQ－xP＝vΔt＝6 cm⑤ 由④⑤式得，質(zhì)點Q的

14、平衡位置的x坐標(biāo)為 xQ＝9 cm⑥ 答案：(1)　大于　(2)(ⅰ)0.18 m/s　x軸的負(fù)方向　(ⅱ)9 cm 6．(2018·全國卷Ⅲ，34T)(1)(多選)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在t＝0和t＝0.20 s時的波形分別如圖中實線和虛線所示，已知該波的周期T＞0.20 s，下列說法正確的是________． A．波速為0.40 m/s B．波長為0.08 m C．x＝0.08 m的質(zhì)點在t＝0.70 s時位于波谷 D．x＝0.08 m的質(zhì)點在t＝0.12 s時位于波谷 E．若此波傳入另一介質(zhì)中其波速變?yōu)?.80 m/s，則它在該介質(zhì)中的波長為0.32 m (

15、2)如圖，某同學(xué)在一張水平放置的白紙上畫了一個小標(biāo)記“·”(圖中O點)，然后用橫截面為等邊三角形ABC的三棱鏡壓在這個標(biāo)記上，小標(biāo)記位于AC邊上．D位于AB邊上，過D點做AC邊的垂線交AC于F.該同學(xué)在D點正上方向下順著直線DF的方向觀察，恰好可以看到小標(biāo)記的像；過O點做AB邊的垂線交直線DF于E；DE＝2 cm，EF＝1 cm.求三棱鏡的折射率．(不考慮光線在三棱鏡中的反射)． 解析：(1)由波形圖可得：t＝0.2 s＝nT＋T(n＝0、1、2…)，又因為T＞0.2 s，所以n＝0，T＝0.4 s，由圖知λ＝16 cm＝0.16 m，B項錯誤；而v＝＝0.4 m/s，A項正確；t＝0時，x＝0.08 m的質(zhì)點在平衡位置且向上振動，T后位于波谷，C項正確；而T后，該質(zhì)點不能到達波谷，D項錯誤；波從一種介質(zhì)傳到另一種介質(zhì)時頻率不變，＝λ′＝λ＝0.32 m，所以E項正確 (2)畫出光路圖如圖所示 設(shè)入射角為α，折射角為β，OE交AB與M，由幾何知識可得：α＝60°， ∠MDE＝∠FOE＝θ＝30°， 因為DE＝2 cm，EF＝1 cm 所以：DM＝ cm，OE＝2 cm.求得：OM＝3 cm 由勾股定理得：OD＝＝2 cm， 則sin β＝＝ 所以n＝＝. 答案：(1)ACE　(2)